Doctor of Public Health 전상훈입니다
Q. 날숨으로 혈중 알코올을 어떻게 측정하나요
안녕하세요. 내뱉는 숨을 이용하여 혈중 알코올 농도를 측정하는 기술은 브레스 알코올 테스터(Breathalyzer)라는 장치를 사용합니다. 이 방식은 알코올이 혈액에서 폐로 이동하면서 호흡과 함께 배출되는 원리를 기반으로 합니다. 알코올은 소비 후 소화계를 통해 혈류에 흡수되고, 혈액은 전신을 순환하면서 폐로도 이동합니다. 폐에서는 혈액과 폐포 사이의 얇은 벽을 통해 가스 교환이 이루어지며, 이 과정에서 혈액 속의 알코올 일부가 폐포의 공기로 확산됩니다. 이후 숨을 내쉴 때 이 알코올이 함께 배출되므로, 호흡을 통해 알코올 함량을 간접적으로 측정할 수 있습니다. 브레스 알코올 테스터는 날숨 중의 알코올 농도를 측정하여, 이를 통해 혈중 알코올 농도를 추정합니다. 이 장치는 보통 반도체 센서, 연료 전지 센서, 적외선 분광계 등을 사용하여 알코올의 화학적 반응이나 물리적 특성을 검출합니다. 날숨으로 혈중 알코올 농도를 측정하는 기술의 배경에는 헨리 법칙이 있습니다. 헨리 법칙은 액체에 녹아 있는 가스의 양이 그 가스의 부분 압력에 비례한다는 법칙입니다. 혈액과 폐포 공기 사이의 알코올 농도가 이 법칙에 따라 균형을 이루기 때문에, 폐포 공기 중의 알코올 농도를 측정함으로써 혈중 알코올 농도를 추정할 수 있습니다. 이 방법은 피검사 처럼 침습적인 행위가 수반되지 않는 비침습적이고 즉시 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있어, 주로 음주 운전 단속이나 직장 내 알코올 테스트 등에서 널리 사용됩니다. 그러나 이 방법은 다양한 외부 요인(온도, 호흡 패턴, 사용하는 장비의 정확도 등)에 영향을 받을 수 있으므로, 결과에 대한 해석은 신중해야 합니다.
Q. 탄소를 결합된 물질을 탄소를 끓으면 왜 에너지가 발생하나요
안녕하세요. 탄소가 다른 원소와 결합하여 형성된 물질을 가열할 때 에너지가 발생하는 현상은 주로 화학적 결합의 변화와 관련이 있습니다. 탄소를 포함한 화합물이 열을 받으면, 그 구조 내의 화학적 결합이 깨지며 새로운 화학 반응이 일어납니다. 이 과정에서 에너지가 방출되는 것입니다. 석탄이나 석유와 같은 탄소 기반의 화석 연료를 태울 때 발생하는 현상을 예로 들어보면, 이러한 물질은 주로 탄소와 수소의 긴 사슬로 구성된 유기 화합물입니다. 이 화합물들이 공기 중의 산소와 반응하여 연소할 때, 탄소와 수소는 각각 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)로 변환됩니다. 이 과정에서 화학 결합의 재배열이 일어나며, 결합 에너지의 차이로 인해 상당량의 에너지가 열과 빛의 형태로 방출됩니다. 이때 에너지 방출의 원인은 화학 반응 중 발생하는 결합 에너지의 변화입니다. 원래의 화학물질(ex : 석탄)이 갖는 화학적 결합의 에너지가 새로 형성된 화합물(ex : 이산화탄소, 물)의 결합 에너지보다 높을 때, 그 차이만큼의 에너지가 주변 환경으로 방출되게 됩니다. 이는 보존된 에너지가 열로 변환되어 방출되는 것으로, 열역학의 법칙에 따라 에너지는 소멸되지 않고 다른 형태로 전환될 뿐입니다.
Q. 술이 잘 안취한 사람은 어떤 특성을 갖나요
안녕하세요. 술에 대한 내성이 높은 사람들의 특성은 주로 알코올 대사 과정의 효율성, 유전적 요인, 체질적 특성, 생활습관과 밀접한 관련이 있습니다. 알코올을 대사하는데 중요한 역할을 하는 효소의 활성도가 사람마다 다릅니다. 알코올 탈수소효소(ADH)와 알데하이드 탈수소효소(ALDH)는 알코올을 분해하는데 중요한 효소로, 이 효소들의 활성이 높은 사람은 알코올을 더 빠르고 효율적으로 분해할 수 있습니다. 이러한 특성은 유전적으로 결정될 수 있으며, 특정 인종이나 집단에서 더 흔하게 발견될 수 있습니다. 또, 체질적 요인도 알코올에 대한 내성에 영향을 미칩니다. 일반적으로 체중이 많이 나가는 사람이나 근육량이 많은 사람은 더 많은 알코올을 분해할 수 있습니다. 또한, 남성은 일반적으로 여성보다 알코올에 대한 내성이 더 높은데, 이는 남성의 몸에 더 많은 수분이 있고 알코올을 분해하는 효소의 활성이 더 높기 때문입니다. 생활습관도 중욯나 요인입니다. 술을 자주 마시는 사람들은 알코올 대사 효소의 활성이 증가하거나 알코올에 대한 내성이 시간이 지나면서 점차 증가할 수 있습니다. 그러나 이러한 내성 증가는 장기적으로 건강에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
Q. 발효주는 왜 높은 도수로 안올라가는건가요
안녕하세요. 발효 과정에서 효모는 당을 알코올로 변환하지만, 효모 자체가 견딜 수 있는 알코올 농도에는 한계가 있습니다. 대부분의 효모 종은 알코올 농도가 14%에서 18% 사이에 이르면 그 활동이 저하되거나 중단됩니다. 이는 알코올이 효모 세포에 독성을 나타내기 때문이며, 이 독성은 효모의 세포막을 손상시켜 세포의 생리적 기능을 방해합니다. 또한, 발효 과정에서는 당과 효모 외에도 산소와 온도 같은 외부 조건이 알코올 생성량을 제한할 수 있습니다. 적절한 발효 조건이 유지되지 않으면 알코올 수율이 감소할 수 있으며, 이는 발효주의 알코올 도수를 결정짓는 중요한 요소가 됩니다. 이러한 생물학적 또는 화학적 제한 때문에, 발효주는 자연적으로 생성될 수 있는 알코올 농도가 제한되며, 더 높은 알코올 도수를 얻기 위해서는 증류 과정이 필요합니다. 대표적인 예로 코냑(Cognac)이 있습니다. 코냑은 포도주를 증류하에 만든 브랜디의 한 종류입니다. 증류는 알코올의 끓는점과 물의 끓는점 사이의 차이를 이용하여 알코올만을 선택적으로 증발시키고 응축시키는 과정입니다. 이 과정을 통해 더 높은 순도의 알코올을 얻을 수 있으며, 이로 인해 증류주는 발효주보다 훨씬 높은 알코올 도수를 가질 수 있습니다.
Q. 과일은 왜 곡물보다 더 발효시 더 높은 알코올 도수가 만들어지나요
안녕하세요. 과일주가 곡물주보다 일반적으로 더 높은 알코올 도수를 가지는 이유는 주로 과일에 포함된 자연적인 당의 양과 종류에 원인이 있습니다. 과일은 과당과 같은 단순 당류를 풍부하게 함유하고 있는 반면, 곡물은 주로 전분과 같은 복합 탄수화물을 함유하고 있습니다. 이러한 차이는 발효 과정에서 중요한 역할을 합니다. 당류는 발효 과정에서 효모에 의해 알코올로 전환되는 주요 원료입니다. 과일에 존재하는 단순 다류는 효모가 사용하기에 즉각적이고 효율적인 형태이기 때문에 발효가 더 빠르고 완전하게 진행될 수 있습니다. 이는 과일주가 높은 알코올 도수를 생성할 수 있는 주된 이유 중 하나입니다. 반면, 곡물에서 당을 추출하기 위해서는 먼저 전분을 단순 당으로 분해하는 과정이 필요합니다. 이 과정은 효소를 이용하여 수행되며, 이는 추가적인 단계를 요구하므로 발효 과정의 효율성이 상대적으로 낮을 수 있습니다. 또한, 전분의 분해 과정에서 생성되는 당의 양과 종류가 과일에 있는 자연적인 당에 비해 제한적일 수 있기 때문에, 최종적으로 생성되는 알코올의 양도 적을 수 있습니다.